近幾年來，我國的油氣管道頻頻遭遇非法侵入，打孔盜油事件屢有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染，所以目前迫切需要一種可以提前預(yù)警并可以精確定位的檢測系統(tǒng)。采用目前世界唯一的、獨家擁有的光纖傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)采集、分析裝置，專門為油氣管道研制了光纖管道安全防御系統(tǒng)，該系統(tǒng)不間斷、實時地采集來自管道周邊10 米范圍內(nèi)、對管道構(gòu)成威脅的行為所產(chǎn)生的各類震動，位移，監(jiān)測管道運行狀況，并可以利用已有的通訊方式構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)一個實時性、可精確定位的防止第三方干擾的檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用于國外長輸管道上，取得了理想的效果。
長期以來，管道運輸業(yè)為維護油氣管道的完整性和防止第三方破壞投入了巨大的人力和財力，但是管道保護的形勢卻顯得日趨急迫。對此各級政府和社會各界也非常關(guān)注，從專項立法到具體防范、輿論宣傳、專項治理等方面都做了大量的工作，然而專門針對油氣管道的破壞、對輸送介質(zhì)的偷盜行為依然經(jīng)常發(fā)生。目前這種局面的產(chǎn)生，在一定程度上是由于技術(shù)防范的滯后，我們不能在管道被破壞之前發(fā)現(xiàn)和檢測到這種危害，而原有的檢測技術(shù)大多只能在管道已破壞，輸送介質(zhì)已經(jīng)損失的事后才能發(fā)現(xiàn)。這種事后檢測技術(shù)屬于 " 亡羊補牢 " ，不能避免損失的發(fā)生，因此可以說在管道的安防方面，管道運營商處于十分被動的地位。如果有一種技術(shù)能夠在對管道造成破壞之前，提前檢測出破壞行為的威脅并及時告警，給業(yè)主留有足夠的時間來制止破壞行為的話，就會給管道運輸業(yè)扭轉(zhuǎn)當(dāng)前被動局面，減少損失帶來希望。最近，一項剛剛在世界油氣儲運界得到應(yīng)用和認可新技術(shù) -- 光纖傳感技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用給管道安全防范帶來了新的希望，它能夠?qū)艿腊踩珮?gòu)成的威脅行為進行早期監(jiān)測、定位和預(yù)警。
光纖管道安全防御系統(tǒng)( FFT Secure PipeTM )在油氣儲運領(lǐng)域的應(yīng)用受到了世界各國油氣儲運業(yè)的極大關(guān)注，該技術(shù)二次開發(fā)后，使操作界面更加友好，定位更準(zhǔn)確，誤報率更低，更適應(yīng)中國運輸管道的實際情況和要求。
光纖作為信息傳送的載體已經(jīng)有30多年的歷史，光纖傳感技術(shù)的開發(fā)和利用也有了長足的發(fā)展。但是，在國內(nèi)，目前還停留在光柵光纖傳感技術(shù)的階段，雖然在不少應(yīng)用領(lǐng)域也取得了很好的效果，但由于光柵光纖傳感技術(shù)自身的局限性使其在管道運輸領(lǐng)域的應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。而利用現(xiàn)有的與管道同溝鋪設(shè)的普通通訊光纜來作為傳感器FFT Secure PipeTM 技術(shù)的優(yōu)勢所在，其核心技術(shù)是光纖振動傳感器，而不必對光纖進行特殊處理(如加刻光柵)，在整根光纜上不作任何加工或改造，只需利用其中的三根光纖在60公里間距的光纖兩頭接上控制器和傳感器即可。
目前大多數(shù)的分布式光纖傳感技術(shù)只能監(jiān)控溫度，少數(shù)能夠準(zhǔn)確定位干擾位置和區(qū)域，簡單地檢測、警報，有時能夠驗證事件的發(fā)生。而且只能進行靜態(tài)或參數(shù)變化很少的監(jiān)控，受限于測量非常窄并且低功率的光脈沖反射的傳輸時間的要求(大多數(shù)基于OTDR技術(shù))。
但是如果能獲得實時的、半靜態(tài)、動態(tài)的光纖及其位置的干擾信息，則取得巨大的優(yōu)勢，特別是OTDR 技術(shù)無法檢測的瞬間事件。這通過分布式傳感技術(shù)同定位技術(shù)的結(jié)合來實現(xiàn)。這就實現(xiàn)了真正的分布式傳感應(yīng)用，如光纖篡改或第三方干擾的檢測，并且提供對光纖附近或與光纖連接的任何結(jié)構(gòu)或材料的監(jiān)控(即結(jié)構(gòu)完整性的監(jiān)控、管道泄漏的檢測、地面監(jiān)控、設(shè)備狀況監(jiān)控和高安全區(qū)域的入侵檢測)。
分布式光纖傳感技術(shù)基于獨特的光纖振動傳感器。振動傳感器提供簡單、有效和低廉的檢測和定性技術(shù)，無論是小型還是大型，是靜態(tài)還是動態(tài)的光纜干擾，無論是光纜的哪一部分，以不干擾、直接和實時的方式進行。
不僅如此，振動傳感器系統(tǒng)能夠同使用同一光纜的通信系統(tǒng)同時工作，使通信系統(tǒng)增值，并且振動傳感器系統(tǒng)能夠很容易地與現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)集成。這使得光纜本身能夠同時用于篡改警報、干擾警報和完整性監(jiān)測功能。
傳感是通過對光纖的外部干擾使用基于模態(tài)分布調(diào)制(有效改變強度)的干涉效應(yīng)來實現(xiàn)的。該技術(shù)修正了光纖傳感器的大多數(shù)弱點，提供真正本地的、穩(wěn)定的和線性的傳感。以這種方式，干擾響應(yīng)成為安裝了傳感器的光纖的功能。干擾形式可以是物理移動(即壓縮(徑向或軸向)、拉伸、扭曲、振動等)或顫噪效應(yīng)(即應(yīng)力行波或聲發(fā)射)。
傳感器可以配置于任何長度的光纖，即可以進行點傳感，也可以在非常長的距離上(超過 50km )進行分布式傳感。該技術(shù)的主要優(yōu)勢之一就是能夠根據(jù)的應(yīng)用變動傳感距離。這一優(yōu)勢在與長距離通信系統(tǒng)共同工作時尤為重要。
該技術(shù)另外一個主要特性是配置靈活性，由于該技術(shù)不受波長的約束。因此該技術(shù)可以與現(xiàn)有通信光纜集成，而不要求敷設(shè)新的光纜，使整體的投資性價比提高。
該系統(tǒng)需要根據(jù)管線的長度增加控制器(每個控制器只可監(jiān)測 60 公里長的管段)，而每個控制器的報警信息可以接入SCADA系統(tǒng)或現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)傳至報警監(jiān)測中心CAMS(Center Area Monitoring System) ，操作人員根據(jù)報警定位信息進行處理，可及時采取措施中止破壞行為，使管道得以保護，免受損失。來自控制器的報警定位信息，也可以通過公共通信網(wǎng)、英特網(wǎng)甚至 GSM 網(wǎng)傳至任何需要的地方。
本系統(tǒng)要求使用單模光纖。光在單模光纖中傳輸除了受光纖本身的模內(nèi)色散(即材料色散和波導(dǎo)色散)的影響外，還會受到沿著光纜在光纜近處的各種振動、位移、應(yīng)力應(yīng)變的影響，這些影響最終導(dǎo)致光波的振幅、波長和傳播速度發(fā)生變化，該系統(tǒng)將這些信息收集起來并進行處理，就會了解這束光從進入光纖到走完這段光纖(60公里長)沿途所碰到的各種情況，如在這些情況中出現(xiàn)大型施工機械在光纜附近作業(yè)并已危及光纜(管道)安全時或有第三方有意挖掘破壞已接近光纜(管道)時，本系統(tǒng)就會做出報警并對危害點準(zhǔn)確定位(在60公里管段內(nèi)，定位精度為±50米)。
本系統(tǒng)由FFT Micro strain/Locater Sensors (包括激光收發(fā)模塊)、NI Data acquisition (數(shù)據(jù)處理板)和專用Locater DAQ 號處理板等專門裝置和專利技術(shù)組成。檢測原理是利用激光的干涉現(xiàn)象。由外界影響光纜近處的振動、位移、應(yīng)力變化等都將改變光波在光纖中傳輸?shù)臈l件，從而改變了光波的幅度(強度)，波長和傳送速度等參數(shù)。利用兩根光纖傳輸同一光時，在某些條件下會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，收集該光的干涉結(jié)果而進行處理會得到光在這段光程中所受的影響及影響的程度。而第三根光纖即可計算出產(chǎn)生影響的地點與始端之間的距離，從而對施加影響地點進行精確定位。而光和光纜不受電磁和雷電的影響，同時，該系統(tǒng)是采用無源傳感裝置，而光纜本身具有防化學(xué)、耐腐蝕的特性，使這個系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)久耐用。
